SU1165901A1 - Устройство дл измерени пространственного распределени коэффициента пропускани объектов,прозрачных дл ИК излучени - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ . КОЭФФИЦИЕНТА ПРОПУСКАНИЯ ОБЪЕКТОВ, ПРОЗРАЧНЫХ ДЛЯ ИК ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащее источник ИК излучени  и расположенные последовательно по ходу излзгчени  коллимирующую оптическую систему, приемный объектив, устройство кадрового сканировани  с датчиком кадровых синхроимпульсов, устройство строчного сканировани  с датчиком строчных синхроимпульсов, приемник излучени  с предусилителем, выход которого подключен к блоку обработки видеосигнала с видеоконтрольным устройством, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности при сокращении времени измерений, в .него введены оптический коммутатор, выполненный в виде блока светоделител  и зеркального модул тора с датчиком синхроимпульсов , расположенных перед приемным объективом, а блок обработки видеосигнала выполнен в виде формировател  тактовых импульсов, формировател  стробирующих импульсоВ четных и нечетных кадров изображени , трех запоминающих устройств, аналогового измерител  отношений, формировател  строчных и кадровых синхроимпульсов и формировател  стробирующих импульсов, два входа которого соединены с соответствующими выходами формировател  строчных и кадровых синхроимпульсов и формировател  стробирующих импульсов четных и нечетных кадров изображени , а выход соединен с входом второго запоминающего устройства, выход которого подключен к первому входу видеоконтрольного устройства, к второму входу которого подключен (О формирователь строчных и кадровых синхроимпульсов, вход которого соединен с одним выходом формировател  тактовых импульсов, два входа которого подключены соответственно .к датчикам строчных и кадровых синхроимпульсов , а его выход соединен ot с одним входом формировател  стро- ел бирующих импульсов четного и нечетного кадров изображени , два других со входа которого соединены соответственно с выходом датчика синхроимпульсов зеркального модул тора и с выходом предусилител , а выходы подключены к соответствующим входам первого и третьего запоминающих устройств и к одному входу аналогового измерител  отношений, другой вход которого соединен с выходом первого запоминающего устройства, а выход через третье запоминающее устройство соединен с входом второго запоминающего устройства.

Description

Изобретение относитс  к исследованию оптических свойств материалов, в частности измерени  коэффициента пропускани  образцов, и может, быть использовано при изготовлении и оценке качества элементов оптических систем.

Известны устройства дл  исследовани  пространственного распределени  коэффициента пропускани  объектов , прозрачных дл  ИК излучени , принцип действи  которых основан на двумерном сканировании пол  анализа l3

Недостатками этих устройств  вл етс  сравнительно большое врем  формировани  изображени , что обуславливает их невысокую производительность и значительную погрешность измерений при использовании в качест ве источника излучени  лазеров, обладающих значительной нестабильность мощности излздчени .

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  пространственного распределени  коэффициента пропускани  объектов прозрачных дл  ИК излучени , содержащее источник -ИК излучени  и расположенные последовательно по ходу излучени  коллимирующую оптическую систему, приемный объектив, устройство кадрового сканировани  с датчиком кадровых синхроимпульсов, устройство строч ного сканировани  с датчиком строчных синхроимпульсов, приемник излучени  с предусилителем,, выход которого подключен к блоку обработки видеосигнала с видеоконтрольным устройством 2 .

Heдocтatкoм известного устройства  влйетс  то, что при автоматическом сканировании пол  анализа невозможно получить неискаженную картину пространственного распределени  коэффициента пропускани  из-за неравномерности распределени  облученности по полю анализа, создаваемой источником излучени  и из-за неравномерности функции передачи модул ции регистратора. Поэтому с помощью данного устройства в автоматическом режиме получают, в основном, качественную информацию об оптической однородности образцов, т.е. обнаруживают включени , трещины, неоднородности структуры, свили и т.д. Количественную же информацию о распределении коэффициента пропускани  по полю анализа получают по точкам, как говорилось выше, что позвол ет исключить вли ние на точность измерений неравномерности источника излучени  и функции передачи .модул ции регйстратор,а. При этом на измерение в одной точке требуетс  3-4 с, а дл  того, чтобы получить представленные о пространственном распределении коэффициента пропускани  во всей исследуемой области объекта необходимо произвести измерени  в большом количестве точек, что требует значительного времени.

Цель изобретени  - повьш1ение точности при сокращении времени измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  пространственного распределени  коэффициента пропускани  объектов прозрачных дл  ИК излучени , содержащее источник ИК излучени  и распо . ложенные последовательно по ходу излучени  коллимирующую оптическую систему, приемный объектив, устройство .кадрового сканировани  с датчиком кадровых си.нхроимпульсов, устройство строчного сканировани  с датчиком строчных синхроимпульсов, приемник излучени  с предусилителем, выход которого подключен к блоку обработки видеосигнала с видеоконтрольным устройством, введен оптический коммутатор, вьшолненньм в виде блока светоделител  и зеркального модул тора с датчиком синхроимпульсов , расположенные перед приемным объективом, а блок обработки видеосинала вьтолнен в виде формировател  тактовых импульсов, формировател  стробирующих импульсов четных и нечетных кадров изображени , трех запоминающих устройств, аналогового измерител  отношений, формироват   строчных и кадровых си1усроимпульсов и формировател  стробирующих импульсов , два входа которого соединены с соответствующими выходами формировател  строчных и кадровых синхроимпульсов и формировател  стробирующих импульсов четных и нечетных кадров изображени , а выход соединен с входом второго запоминающего устройства, выход которого подключен к первому входу видеоконтрольного

устройства, к второму входу которого подключен формирователь строчных и кадровых синхроимпульсов, вход которого соединен с одним выходом формировател  тактовых импульсов, 5 два входа которого подключены соответственно к датчикам строчных и кадровых синхроимпульсов, а его выход соединен с одним входом формировател  стробирующих импульсов четного и 10 нечетного кадров изображени , два других входа.которого соединены соответственно с выходом датчика синхроимпульсов зеркального модул тора и с. выходом предусилител , а 15 выходы подключены к соответствующим входам первого и третьего запоминающих устройств и к одному входу аналогового измерител  отношений, другой вход которого соединен с выходом 20 первого запоминающего устройства, а выход через третье запоминающее устройство соединен с входом второго запоминающего устройства.

На чертеже представлена схема 25 устройства.

Устройство дл  измерени  прост- : ранственного распределени  коэффициента пропускани  объектов прозрачных дл  ИК излучец/1 , содержит 30 . источник 1 ИК излучени  и расположенные последовательно по ходу излучени  коллимирующую оптическую систему 2, приемньй объектив 3, устройство 4 кадрового сканировани  35 с датчиком 5 кадровых синхроимпульсов , устройство 6 строчного сканировани  с датчиком 7 строчных синхроимпульсов , приемник 8 излучени  с предусилителем 9, выход которого подключен 40 к блоку 10 обработки видеосигнала с видеоконтрольным устройством 1.1,оптический коммутатор 12, выполнен- . ный в виде блока 13 светоделител  и зеркального модул тора 14 с датчи- 45 ком 15 синхроимпульсов, расположенные перед приемным объективом 3, блок 10 обработки видеосигнала выполнен в виде формировател  16 тактовых импульсов, формировател  .50 17 стробирующих импульсов четных нечетных кадров изображени , трех . запоминающих устройств - 18-20, налогового измерител  21 отношений,

ормировател  22 строчных и кадровых 55 инхроимпульсов и формировател  23 тробирующих импульсов, два входа оторого соединены с соответствующими выходами формировател  22 строчных и кадровых синхроимпульсов и формировател  17 стробирующих импульсов четных и нечетных кадров изображени , а выход соединен с входом второго запоминающего устройства 19, выход, которого подключаем к первому входу видеоконтрольного устройства 11, к второму входу которого подключен формирователь 22 строчных и кадровых синхроимпульсов 22, вход которого соединен с одним выходом формировател  16 тактовых импульсов, два входа которого подключены соответственно к датчикам строчных и кадровых синхроимпульсов, а его выход соединен с одним входом формировател  17 стробирующих импульсов четного и нечетного кадров изображени , два других входа которого соединены соответственно с выходом датчика синхроимпульсов зеркального модул тора 15 и предусилител  9 а выходы подключены к соответствующим входам первого и третьего запоминающих устройств 18,-20 и к одному входу аналогового измерител  21 отношений, другой вход которого соединен с выходом первого запоминающего устройства 18, а выход через третье запоминающее устройство 20 соединен с входом второго запоминающего устройства 19, исследуемый образец 24.

Устройство работает следующим образом.

Каллимированное излзгчение от источника 1 ИК излучени  проходит через блок 13 светоделител , образец 24 и попадает на приемный объектив 3. Отраженное излучение попадает на плоское зеркал.о устройства 4 кадрового сканировани , отразившись от которого проходит через пЬизму устройства 6 строчной развертки и попадает на приемник 8 излучени , сигнал с выхода которого усиливают с помощью предусилител  9 и подают в блок 10 обработки видеосигнала. Между приемным объективом 3 и исследуемым образцом 24 находитс  зеркальный модул тор 14, частота вращени  которого синхронизирована с частотой колебаний зеркала устройства 4 и вдвое ниже ее. Модул тор осуществл ет коммутацию излучени , падающего на приемный объектив 3 таким образом, что в течение одного кадра изображени , формируемого ска I нирующим регистратором, на приемный объектив 3 попадает излучение, прошедшее через исследуемьй объект 24, а в течение следующего кадра - налу чение источника, отраженное светоде лителем 13. При коэффициенте делени блока 13 светоделител  равном 0,5 отношение видеосигналов, соответствующих какому-либо элементу разло женин изображени  вз тое в двух последующих кадрах, численно равно коэффициенту пропускани  объекта в точке, соответствующей выбранному , элементу разложени . Автоматическое поэлементное вычи ление отношени  видеосигналов двух последовательно расположенных во . времени кадров изображени  осуществл етс  с помош;ью устройств, введенных в блок 10 обработки видеосигнала , которые работают следующим образом. В течение пр мого хода кадрового зеркала устройства 4 при формировании 1,3, 5 и т.д. кадров происходит запись видеосигнала , соот ветствующего прошедщему через объект излучени  в запоминающее устрЬ|йство 18, которое состоит из аналого-цифрового преобразовател  (АЦП), оперативного запоминающепо устройства (ОЗУ) и цифроаналогового преобразовател  (ЦАП). Синхронизаци  этого запоминающего устройства осуществл етс  с помощью формировател  16 тактовьпс импульсов, которые стробируютс  формирователем 17 стробирующих импульсов четных и нечетных кадров изображени . В течение пр мого хода кадрового зеркала при формировании 2, 4, бит.д. кадров происходит поэлементное деле ние видеосигнала 3j, , поступающего на первьй вход аналогового измер тел  21 отношений с выхода запоминающего устройства 18, на видеосигнал 1р , соответствующий падающему на объект излучению, которьй стробируетс  формирователем 17 и поступает на второй вход аналогового измерител  21 отношений. В течение пр мого хода кадрового зеркала при формировании четных кадров происходит также з.апись сигнала 3 3, с выхода аналогового измерител  21 отношений в третье запоминающее УСТРОЙСТВО 20, состо щее из АЦП и ОЗУ. В течениеобратного хода рового зеркала.при формировании четных кадров изображени  происходит перезапись сигнала J 3, / Do в двоичном коде во второе запоминающее устройство 19, состо щее из ОЗУ и ЦАП, после чего, в течение пр мого хода кадрового зеркала идет воспроизведение записанного сигнала из второго запоминающего устройства 19 на ВКУ 11 с кадровой частотой телевизионного .стандарта (50 Гц). При этом синхронизаци  второго запоминающего устройства 19 осуществл етс  с помощью формировател  22 строчных и кадровых синхроимпульсов, которые стробируютс  формирователем стробирующих импульсов 23. От формировател  22 строчных и кадровых синхроимпульсов осуществл етс  также синхронизахщ  ВКУ 11 при воспроизведении изображени  с частотой телевизионного стандарта. Синхронизаци  формиров.ател  16 тактовых импульсов и формировател  17 стробирующих импульсов четных и нечетных кадров изображени  с частотой механических разверток изображени  и скоростью вращени  зеркального модул тора осуществл етс  с помощью соответствующих датчиков 5, 7 и 15-синхроимпульсов . Таким образом, в данном устройстве осуществл етс  автоматическое поэлементное измерение коэффициента пропускани  исследуемого объекта, пространственное распределение которого индуцируетс  на экране ВКУ с частотой телевизионного стандарта. Смена информации при этом происходит с частотой вращени  зеркального модул тора 14. Изобретение позвол ет повысить точность измерений при существенном сокращении времени измерений. Точность измерений по сравнению с измерени ми по точкам, осуществл емыми с помощью известного, повышаетс  за счет того, что существенно сокращаетс  врем  измерений, поэтому различные дестабилизирую ще факторы, такие как нестабильность мощности источника излучени , изменени  коэффициента передачи фотоприемного устройства регистратора оказывают меньшее воздействие. Кроме того, в известном устройстве вычисление отношени  0л / 3 производитс  не .автоматически, а опера7 тором, что также может проводить к ошибкам. Врем  единичного измерени в данном устройстве N,n период вращени  зеркально го модул тора; Метр - число строк азложени  . изображени  регистратора эл - число элементов разложени изображени  в строкеJ 1с - коэффициент использовани  строчной развертки; коэффициент использовани  кадровой развертки. При тех же параметрах развертывающих устройств, что и известным врем  {; ц 2-3 мкс. Полный цикл измерений по всему полю анализа определ етс  временем смены информации , т.е. равен периоду вращени  зеркального модул тора О,.5 с. При измерени х по точкам в извест ном устройстве врем  единичного измерени  при использовании устройства вьщелени  видеосигнала элемента разложени  изображени  и измерени  его амплитуды с помощью цифро .вого вольтметра составл ет Ьупр-З-А с, а полный цикл измерени равен t U „„-Hj где h - число измерений в данном поле анализе. Следрвательно , на единичное измерение в известном устройстве необходимо в 6-8 больше времени, чем на полньй цикл измерений по всему полю анализа в предлагаемом устройстве.. Соответственно во столько же раз в известном устройстве больше врем  18 ействи  дестабилизирующих факторов, вли ющих на точность измерений. Дл  подтверждени  практической осуществимости предлагаемого устройства быпи проведены необходимые расчеты, и составлена, функциональна  схема с учетом характеристик серийно выпускаемых промьгашенностью модулей оперативной пам ти, АЦП и ЦАП и характеристик оптико-механичееких развертывающих устройств, аналогичных используемым в известном . Быпи проведены также лабораторные исследовани  отдельных элементов и узлов. Проведенные расчеты и эксперименты показали практическую осуществимость предлагаемого устройства, его высокую эффективность и достижимость поставленной цели. Так например, при использовании в качестве источника излучени  лазеров на СО2 типа ЛГ-25А, ЛГ-23, обладающих существенной нестабильностью мощности излучени , погрешHocjb при измерени х с помощью предлагаемого устройства за: счет сокращени  времени измерений может быть уменьшена на 2-3% по сравнению с известным . Предлагаемое устройство может найти применение при исследовании оптической однородности материалов, используемых дл  изготовлени  элементов ИК оптики инфракрасных систем . Изготовление таких элементов весьма трудоемко и дорогосто ще, поэтому применение высокопроизводительной и эффективной аппаратуры дл  контрол  качества материалов на самой ранней стадии изготовлени  может существенно снизить затраты на изготовление приборов.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПРОПУСКАНИЯ ОБЪЕКТОВ, ПРОЗРАЧНЫХ ДЛЯ ИК ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащее источник ИК излучения и расположенные последовательно по ходу излучения коллимирующую оптическую систему, приемный объектив, устройство кадрового сканирования с датчиком кадровых синхроимпульсов, устройство строчного сканирования с · датчиком строчных синхроимпульсов, приемник излучения с предусилителем, выход которого подключен к блоку обработки видеосигнала с видеоконтрольным устройством, отличающееся тем, что, с целью повышения точности при сокращении времени измерений, в .него введены оптический коммутатор, выполненный в виде блока светоделителя и зеркального модулятора с датчиком синхроимпульсов, расположенных перед приемным объективом, а блок обработки видеосигнала выполнен в виде формирователя тактовых импульсов, формирователя стробирующих импульсов· четных и нечетных кадров изображения, трех запоминающих устройств, аналогового измерителя отношений, формирователя строчных и кадровых синхроимпульсов и формирователя стробирующих импульсов, два входа которого соединены с соответствующими выходами формирователя строчных и кадровых синхроимпульсов и формирователя стробирующих импульсов' четных и нечетных кадров изображения, а выход соединен с входом второго запоминающего устройства, выход которого подключен к первому входу видеоконтрольного устройства, а к второму входу которого подключен формирователь строчных и кадровых синхроимпульсов, вход которого соединен с одним выходом формирователя тактовых импульсов, два входа которого подключены соответственно к датчикам строчных и кадровых синхроимпульсов, а его выход соединен с одним входом формирователя стробирующих импульсов четного и нечетного кадров изображения, два других входа которого соединены соответственно с выходом датчика синхроимпульсов зеркального модулятора и с выходом предусилителя, а выходы подключены к соответствующим входам первого и третьего запоминающих устройств и к одному входу аналогового измерителя отношений, другой вход которого соединен с выходом первого запоминающего устройства, а выход через третье запоминающее устройство соединен с входом второго запоминающего устройства.

   1 1165901 2